正宇真空設(shè)備
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低溫冷凝的理論極限壓力 低溫冷覆的極限壓力主要取決于低溫板溫度下氣體的飽和蒸氣壓。不考慮被抽 容器的放氣和漏氣,低溫冷凝抽氣的理論極限壓力。為
p√7
式中P—低溫泵的理論極限壓力 低溫板溫度T。下的氣體飽和蒸氣壓,Pa;
T—入射到低溫板的氣體溫度,K;
7—低溫板溫度,K
當(dāng)7k=300K,7,=20K,代入式(230)得
(2-31) 在沒抽氣體成分是影響泵的理論極限壓力重要參數(shù),影響最大的氣體是氫和氦, 2K液氮溫度下,氮和氫的飽和蒸氣壓分別為105Pa和7×105Pa,氖在該溫 度下的飽和蒸氣壓是10-16Pa,可用液氮溫度的低溫板完全清除氖。用機(jī)械泵將容 器中的大氣抽至10Pa時(shí),容器中剩余的氫、氖、氦分壓約為2.35×10-4Pa。如果 用分子篩吸附泵預(yù)抽真空時(shí),情況更為不利,估計(jì)這些難以冷凝的氣體分壓高達(dá) 10-Pa
表2-19和表220分別給出了氣體(氦、氫、氖)的飽和蒸氣壓和低溫板在不 同溫度下抽除300K氣體,按公式(231)計(jì)算的理論極限壓力。 2.4.3.2低溫吸附的理論極限壓力 任何真空系統(tǒng)都不可避免地存在泄漏和材料出氣,僅用10~20K的低溫板抽 氣時(shí),泵的極限壓力將隨抽氣時(shí)間逐漸升高,原因是空氣中含有2.35×105的難
以抽除的氣體(氖1.8×10-5;氦5×10-6;氫5×10-7),而氫又是材料出氣的 主要?dú)怏w成分,所以,現(xiàn)代低溫泵的低溫板上都涂有活性炭、分子篩等吸氣劑材 料,利用低溫吸附來抽除難以抽除的氫、氖、氦氣體。
給出的公式(2-30)仍適用于粘有活性炭、分子篩的低溫泵,計(jì)算低溫冷凝理 論極限壓力,需要將公式中的p用低溫板溫度下吸附劑吸附氣體量v后的平衡氣 體壓力p代替。圖243給出了活性炭和5A[圖2-43(a)]、13X[圖2-43(b)]分 子篩對N2、H、He、Ne的吸附等溫線。通常條件下,使用活性炭,比分子篩具 有更強(qiáng)的吸附能力
般吸附劑吸附氣體的平衡壓力力比該溫度下冷凝氣體的飽和蒸氣壓p。低數(shù) 個(gè)數(shù)量級,低溫泵的理論極限壓力受限于氣體的飽和蒸氣壓。設(shè)計(jì)低溫泵可取最低 工作壓力的1/10~1/100作為泵的極限壓力設(shè)計(jì)上限,由此可以確定低溫板的溫 度、吸附劑吸附量的最大值Vmax和泵工作壽命tmax(兩次再生之間的時(shí)間)。
2.4.3.3低溫泵實(shí)測極限壓力 測試低溫泵的極限壓力時(shí),真空泵維修通常采用與擴(kuò)散泵相同的測試罩,這時(shí)測量到的極 限壓力是氣體的飽和蒸氣壓和空載時(shí)容器內(nèi)總的氣體負(fù)荷與泵的抽速之比,即
h=b⊥Q
(2-32) 式中p—低溫泵的實(shí)測極限壓力,Pa; 低溫泵的理論極限壓力,Pa; Q空載真空容器總的氣體負(fù)荷(漏氣和氣壁材料出氣),Pa·L/s; S—低溫泵的有效抽速,L/ 由于低溫泵冷凝的理論極限壓力遠(yuǎn)低于吸附的極限壓力,不帶吸附材料的低溫 泵應(yīng)用公式(232)中的p是低溫冷凝理論極限壓力;帶有吸附材料的低溫泵, 式(2-32)中的力為泵的低溫吸附理論極限壓力。 真空容器空載條件下器壁材料出氣是泵的主要?dú)怏w負(fù)載(忽略漏氣影響), 些常用材料的出氣速率見表2-21